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Corrosion Mechanism of E-glass of Chemical Resistance Glass Fiber in Acid Environment

Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science) 2016年第4期31卷 872-876页

作者：谢俊 YIN Peng SHI Weiguang HU Min 王静 ZHOU Xuedong HAN Jianjun CAO Shaowen HAN Lixiong YAO Yuan State Key Laboratory of Silicate Materials for Architectures Wuhan University of Technology Wuhan 430070 China Chongqing Polycomp International Corp. Chongqing 400082 China

The corrosion of ECR glass fiber was investigated by the analysis methods of weight loss ratio under different acids and at various *** loss,leaching of cations,and surface composition of ECR glass fiber were *** corrosion mechanism of ECR glass fiber in acid environment was also *** experimental results showed that the corrosion degree of ECR glass fiber in different acids obeyed the order： HNO3〉H2SO4〉*** acid effects on corrosion of ECR glass fiberis were totally *** acid mainly destroyed the network structure of [AlO4],while sulfuric acid and nitric acid mainly destroyed the structure of [SiO4].The acid resistance of ECR glass fiber is much better than that of E glass fiber due to the generation of intermediate product silicic acid gel Si（OH）4 during ion *** can adhere to the glass surface to form a thin film and hinder the proceeding of corrosion.

关键词： hinder destroyed sizing adhere totally boron melting reaches leaching inorganic

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A comparison study of alkali metal-doped g-C_3N_4 for visible-light photocatalytic hydrogen evolution

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Chinese Journal of Catalysis 2017年第12期38卷 1981-1989页

作者： Jing Jiang Shaowen Cao Chenglong Hu Chunhua Chen State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing Wuhan University of Technology Wuhan 430070 Hubei China Key Laboratory of Optoelectronic Chemical Materials and Devices Ministry of Education School of Chemical and Environmental Engineering Jianghan University Wuhan 430056 Hubei China

Photocatalytic hydrogen production based on semiconductor photocatalysts has been considered as one of the most promising strategies to resolve the global energy *** carbon nitride(g‐C3N4)has been a star visible‐light photocatalyst in this field due to its various ***,pristine g‐C3N4usually exhibits limited ***,to enhance the performance of g‐C3N4,alkali metal ion(Li+,Na+,or K+)‐doped g‐C3N4are prepared via facile high‐temperature *** prepared samples are characterized and analyzed using the technique of XRD,ICP‐AES,SEM,UV‐vis DRS,BET,XPS,PL,TRPL,photoelectrochemical measurements,photocatalytic tests,*** resultant doped photocatalysts show enhanced visible‐light photocatalytic activities for hydrogen production,benefiting from the increased specific surface areas(which provide more active sites),decreased band gaps for extended visible‐light absorption,and improved electronic structures for efficient charge *** particular,because of the optimal tuning of both microstructure and electronic structure,the Na‐doped g‐C3N4shows the most effective utilization of photogenerated electrons during the water reduction *** a result,the highest photocatalytic performance is achieved over the Na‐doped g‐C3N4photocatalyst(18.7?mol/h),3.7times that of pristine g‐C3N4(5.0?mol/h).This work gives a systematic study for the understanding of doping effect of alkali metals in semiconductor photocatalysis.

关键词： g‐C3N4 Alkali metal doping Photocatalytic hydrogen production Visible light Charge transfer

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碘氧化铋光催化材料的研究进展

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中国材料进展 2017年第1期36卷 17-24页

作者：赫荣安曹少文余家国武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室湖北武汉430070 长沙学院环境光催化应用技术湖南省重点实验室湖南长沙410022

铋系半导体材料是一类重要的光催化材料,而碘氧化铋是其中带隙较窄的少数几种之一,其光吸收波长范围几乎覆盖全部可见光,具有较强的可见光响应性能。然而,这一优势没有得到充分利用,块体碘氧化铋的光催化性能并不理想,需要通过改性,使... 详细信息

铋系半导体材料是一类重要的光催化材料,而碘氧化铋是其中带隙较窄的少数几种之一,其光吸收波长范围几乎覆盖全部可见光,具有较强的可见光响应性能。然而,这一优势没有得到充分利用,块体碘氧化铋的光催化性能并不理想,需要通过改性,使其光催化性能得到增强。由于碘氧化铋的层状结构在铋系光催化材料中非常具有代表性,几乎所有铋系光催化材料的改性增强策略都能用于碘氧化铋的改性,故其相关研究对于铋系光催化材料研究有较高的参考价值,引起了许多研究者的关注。为此,对近年来围绕碘氧化铋结构调控、形貌调控、复合和表面修饰等方面的改性研究进行综述,分析和总结改性处理在促进光吸收、载流子传输与分离、调控带隙结构等方面的作用机制,为新型可见光光催化材料的研究提供借鉴。

关键词：碘氧化铋光催化可见光异质结表面修饰

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金属/g-C3N4光催化材料的界面调控及其产氢性能研究

金属/g-C3N4光催化材料的界面调控及其产氢性能研究

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作者：李瀚武汉理工大学

学位级别：硕士

自二十世纪以来,化石燃料的大量使用,引发了能源危机和环境污染。因此,如何生产清洁可再生能源是迫切需要解决的问题。通过半导体光催化剂把太阳能转化为氢能等化学能成为解决全球能源问题的最有效办法之一。最近,石墨相氮化碳(g-CN)由... 详细信息

自二十世纪以来,化石燃料的大量使用,引发了能源危机和环境污染。因此,如何生产清洁可再生能源是迫切需要解决的问题。通过半导体光催化剂把太阳能转化为氢能等化学能成为解决全球能源问题的最有效办法之一。最近,石墨相氮化碳(g-CN)由于其较强的可见光吸收能力、合适的导带价带位置、良好的化学稳定性、易于制备、低成本和无毒性的特点,而被视为非常有潜力的光催化剂。然而,g-CN存在太阳能利用率低和量子效率低等缺点,限制了其大规模应用。其中电子和空穴的快速复合是其量子效率低的主要原因。通过负载助催化剂可以有效地促进光生电子和空穴的分离,因此可以显著提高光催化性能。但是现有的高效助催化剂一般为贵金属,且负载量比较大,因此通过降低其负载量而降低制备成本也是光催化的进一步发展方向。最近,相关课题组报道了单原子催化,其可以降低贵金属用量,实现最大的原子利用效率,可为光催化研究所借鉴。另一方面,g-CN也存在结晶性较差、聚合度不均一、在水中的分散性较差、亲水性不好等缺点。因此需要通过一定的方式如熔盐法提高g-CN的结晶性和在水中的分散性。进一步地,对g-CN进行表面修饰,构建一个g-CN和贵金属助催化剂的高效界面,通过金属和载体的强相互作用,使得光催化剂和助催化剂界面成为一个电子的快速转移通道而非复合中心。本文主要内容如下:1.以尿素为原料,首先通过一次煅烧得到块体g-CN,再通过二次煅烧的方法合成g-CN纳米片。然后加入PdCl水溶液,通过采用简单的热驱动扩散方法,调控Pd单原子负载,使其同时存在于g-CN层间和表面。这种单原子Pd/g-CN光催化剂的优点是能够构建垂直通道,利用层间Pd原子将电子从体相转移至向表面,并建立表面光催化反应的靶向活性位点。这种独特的结构有效地促进了电子的传输和分离,增强了光催化剂对反应物水分子的吸附,从而显著提高了g-CN光催化剂的光催化活性。2.以三聚氰胺为原料,加入KOH,通过油浴搅拌蒸干,再将其和NaCl混合均匀,放入管式炉中于氮气气氛中煅烧。通过控制KOH的含量来调控不同程度的表面缺陷修饰的晶态g-CN。这种表面修饰的g-CN具有大量终端基团。这些终端基团不仅可以提高g-CN的亲水性,促进其对水分子的吸附,而且可以用于调控助催化剂和光催化剂之间的强相互作用,进一步调控其界面电子快速传输能力。

关键词： g-C3N4 光催化剂界面电荷转移调控

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石墨炔助催化剂对半导体光催化CO2还原性能的影响

石墨炔助催化剂对半导体光催化CO2还原性能的影响

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作者：王雅婕武汉理工大学

学位级别：硕士

能源危机和环境污染是全球最严重也是最亟待解决的问题。为了减缓能源危机和促进全球碳循环,通过光催化技术将CO2转化为太阳能燃料无疑是一种“一石二鸟”的有效策略。目前,已经有大量的半导体被证明可以作为光催化剂用于CO2还原。然而... 详细信息

能源危机和环境污染是全球最严重也是最亟待解决的问题。为了减缓能源危机和促进全球碳循环,通过光催化技术将CO2转化为太阳能燃料无疑是一种“一石二鸟”的有效策略。目前,已经有大量的半导体被证明可以作为光催化剂用于CO2还原。然而传统的半导体光催化剂通常具有光生载流子复合严重、表面活性位点有限、CO2捕获能力低以及光吸收能力差等缺点。这些缺陷严重制约了这些半导体光催化剂的光催化反应活性。石墨炔（GDY）是一种新型的由sp-和sp2-杂化碳原子共同组成的二维全碳材料。这种碳材料具有巨大的比表面积,丰富的表面活性位点以及极高的电子迁移率。而它独特的缺电子结构更有利于转移和捕获电子,从而促进了光生电子和空穴的分离,提高光生载流子的存在寿命。本论文主要研究了石墨炔作为助催化剂对半导体光催化二氧化碳还原的性能的影响。本文主要内容如下:1.合成CdS/GDY复合材料用于光催化二氧化碳还原研究。通过溶剂热法合成了 CdS纳米颗粒,并在此过程中加入GDY纳米片,使CdS纳米颗粒原位生长在GDY纳米片上。用相同的方法制备出了传统的CdS/石墨烯复合材料作为对比。与纯CdS纳米颗粒和CdS/石墨烯复合物的相比,含有0.5 wt.%GDY助催化剂的CdS/GDY复合样品的光催化性能显著提升,CO2总转换率可达18.72 μmol·g-1·h-1,是纯CdS纳米颗粒的13.10倍,CdS/石墨烯复合物的1.25倍。时间分辨荧光光谱、X射线光电子能谱、电子顺磁共振、光电化学测试和理论计算证明CdS和GDY之间具有强大的界面耦合作用,这种作用不仅为电子传输提供了更方便的途径,提高了电子转移效率,而且使光催化剂表面产生了大量硫空位,这些硫空位可以作为电子阱捕获光生电子,促进了光生电子和空穴的有效分离,提高了催化剂的光催化二氧化碳还原性能。2.制备出了 Bi2WO6/GDY复合光催化剂用于光催化二氧化碳还原研究。通过一步水热法合成Bi2WO6纳米片,并在水热过程中加入了 GDY。与纯Bi2WO6纳米片相比,Bi2WO6/GDY复合样品的二氧化碳还原性能显著提高。性能最好的Bi2WO6/GDY复合物（负载3.0 wt.%GDY）的总CO2转换产率为2.36μmol h-1 g-1,约为纯Bi2WO6的5倍。通过研究发现,石墨炔可以有效地促进光生电子-空穴对的分离,同时提供更多的表面活性位点,促进二氧化碳的传输和吸附。这项工作证明石墨炔可以作为的光催化二氧化碳还原的高效助催化剂,为探索石墨炔类碳材料在能量转换领域的应用提供了新的见解。

关键词：光催化二氧化碳还原石墨炔助催化剂电荷转移

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氧化锌基分等级光催化材料的制备及其性能

氧化锌基分等级光催化材料的制备及其性能

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作者：王胜武汉理工大学

学位级别：硕士

自从人类进入工业时代以来,对于化石能源的需求便与日俱增。然而化石能源的燃烧不可避免带来了巨大的环境问题。这些环境问题极大破坏了地球的生态平衡,同时也影响了人类的生存活动。此外,由于化石能源是属于长期不可逆的一次能源,因此... 详细信息

自从人类进入工业时代以来,对于化石能源的需求便与日俱增。然而化石能源的燃烧不可避免带来了巨大的环境问题。这些环境问题极大破坏了地球的生态平衡,同时也影响了人类的生存活动。此外,由于化石能源是属于长期不可逆的一次能源,因此在可预见的未来其将不能满足世界各国的生产生活需求。因此,寻找一种合适的手段来解决环境以及能源问题成为各国科研工作者的探索目标。光催化可以将地球上无穷无尽的太阳能转化为可储存的绿色化学能,吸引了世界研究者们的目光。通过光催化分解水(HO)和还原二氧化碳(CO)可以得到氢气(H)、甲醇(CHOH)和甲烷(CH)等燃料,不仅解决了能源问题,还能够缓解化石能源燃烧带来的各种环境问题。另外,水作为与人类密不可分的一种资源,其污染问题已经相当严重,利用光催化降解也可以解决工业化时代以来的水体污染问题。本论文主要研究了分等级氧化锌(ZnO)作为光催化材料在光催化降解和光催化分解水产氢方面的表现。工作内容如下:(1)以锌盐、尿素和柠檬酸三钠为原料通过水热法获得前驱体,通过煅烧得到分等级ZnO微米球。此种制备方法过程简单,原材料价格低廉,制备过程清洁无污染,是一种制备高比表面积氧化锌的良好方法。我们通过改变锌盐的种类,发现使用不同的阴离子(SO,NO,Ac和Cl)对于分等级微米球的形成产生了较大的影响,从而影响了其物理化学性质和光催化性能。实验表明,以七水合硫酸锌(ZnSO·7 HO)为锌源来制得的氧化锌表现出了优良的光催化性质,其中在光催化降解有机染料罗丹明B(RhB)的环节,能够在40 min以内降解完所有的染料,明显优于其他锌源制得的氧化锌。作为对比,我们将分等级氧化锌微米球粉碎,发现其性能有了较大的下降,说明了分等级结构在光催化过程的重要作用。(2)ZnO由于带隙较大,不能单独作为光催化产氢材料;而硫化镉(CdS)是一种优良的产氢材料,但其光腐蚀现象较为严重。基于此我们设计了ZnO/CdS复合材料。同样以上述方法先制备ZnO分等级微米球,再利用化学浴沉积法(CBD)将CdS颗粒沉积到ZnO微米球表面。复合材料结合了两种材料的优势,在比表面积和光吸收等方面有了较大提升,此外,由于Z型光催化剂的优良特质,复合材料在电子-空穴分离的效率方面有了较大的提高。实验证明,CdS的有效负载量对于光催化分解水产氢性能有着较大的影响,CdS质量分数为30.9%时性能最佳,可达到4134μmol g11 h,同时证明了Z型机制的存在,这对于研究Z型光催化剂体系具有重要意义。

关键词：氧化锌分等级结构硫化镉光催化 Z型光催化剂

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